无人机高速数据链关键技术研究

发布时间：2020-07-21 21:37

【摘要】：无人机已经成为当今各国热点研究的武器装备,它具有体积小、部署灵活、零伤亡的优点,符合现代作战理念。无人机已经成为信息化战场中的一支奇兵。数据链是无人机平台重要的组成部分,它是连通无人机平台与指控中心的纽带,是进行信息共享、监控指挥、打击效果反馈的核心手段。高速数据链是当前世界军事强国在军事通信领域的重点研究领域。随着战场环境的改变,无人机协同化和隐身化的发展趋势,光电传感器和雷达设备的性能提升,数据链面临大数据视频信息实时交互、低截获、高可靠等诸多挑战,现有数据链已经无法满足未来高强度对抗的军事需求。高速、实时、可靠数据链成为当下无人机相关技术热点科研内容。本论文针对无人机高速数据链的现有架构和大容量通信需求进行了分析及归纳,并对涉及到的大容量视频数据的信源数据压缩、高速可靠的信道编码、多载波技术、微带滤波器及抗干扰及低截获的定向通信等关键技术进行了研究。本文的主要工作及成果如下:(1)针对未来高强度战争抗干扰、低截获、大容量实时传输及隐身性等要求,分析了现有数据链技术架构,提出了一种无人机高速数据链的新型架构,并对其中关键技术进行分析。(2)针对无人机高速数据链的大容量视频数据实时可靠传输需求,开展对高效率的视频信息编码及码率分配算法的研究,选用更高压缩效率的H.265/HEVC作为信源编码。并提出了一种基于视频帧层相关信息的帧层比特分配算法,率失真性能增量约为0.131dB,可以较好地维持压缩后数据码率与目标码率的一致性,提高了编码效率。(3)针对无人机数据链的高速传输需求,研究了LT码与OFDM多载波传输技术。结合LT码及OFDM调制技术的优点,设计了一种基于OFDM多载波调制与LT码相结合的数据链编码调制系统。该方案提高了无人机高速数据链通信鲁棒性、降低了系统复杂度。并提出一种基于LT码置换映射的降峰均比算法,结合分组排列与相位旋转矢量,通过传输信号中PAPR最小的符号来降低PAPR,在CCDF为10~(-4)时,PAPR由12.2 dB降为8.9dB。(4)为满足无人机数据链小型化要求,设计了一种双模谐振器结构,具有体积小、重量轻的优点,并利用奇偶模分析法对其进行分解,使其谐振频率可以灵活地控制,从而使滤波器的设计更加灵活。同时为了进一步提升滤波器通带外的隔离抑制度,通过引入源和负载耦合技术,使滤波器具有独立可控的传输零点,3dB相对带宽为15.7%,提高了带通滤波器带外抑制能力,体积小,性能优良。(5)为提升无人机高速数据链的抗干扰、低截获、高速率的能力,采用定向通信作为主通信链路,研究并设计了一种基于溅散板馈源的反射面天线,通过对副反射面赋形并使用溅散板馈源介质支撑镜,实现馈源的远场辐射方向图在一定范围内等化。同时使溅散板馈源天线的主面口径场的幅度均匀分布、相位等相分布,增益为27.42dBi,旁瓣电平为-23.48dB,最大驻波比为1.09,具有高增益、低旁瓣、驻波性能好等优点。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V279
【图文】：

示意图,无人机,单机,示意图

下行链路图1.1 无人机单机工作示意图视距直连数据链路工作时，指挥控制中心使用数据链完成对飞行的无人机发送遥测控制指令，以此来规划任务航迹、调整航向姿态和控制速度，并在必要时刻控制无人机进行攻击。无人机将光电传感器等载荷设备侦察到的战场实时信息、飞机内部的飞行监测信息反馈至指挥控制中心。

示意图,全向天线,方向图,定向天线

发射信号到达天线的功率相等，全向天线与定向天线的方向图分别如图 2.2 和图 2.3所示。图2.2 全向天线 E 面及 H 面方向图示意图图2.3 定向天线 E 面及 H 面方向图示意图

示意图,方向图,定向天线,全向天线

定向天线E面及H面方向图示意图

【相似文献】